沸石分子筛的绿色合成路线

沸石分子筛因具有独特的孔道结构、较强的酸性和高的水热稳定性,在吸附分离、催化和离子交换等领域得到了广泛的应用.沸石分子筛的合成方法大多采用水热法,需要使用大量含硅铝的化工产品和有机模板剂,导致沸石分子筛的合成成本较高、效率较低,且环境污染较为严重,因此沸石分子筛高效绿色合成路线的研究具有重大意义.本文主要从沸石分子筛的合成原料绿色化、合成条件绿色化以及合成方法绿色化等三个方面综述了国内外沸石分子筛绿色合成路线的研究新进展,并提出现有沸石分子筛绿色合成路线存在的问题以及将来的发展方向.     

沸石分子筛催化剂的“限域”效应

沸石分子筛催化剂因其独特的酸性、规则的孔道结构和良好的水热及化学稳定性被广泛应用于石油化工、煤化工和精细化工等重要领域.沸石分子筛活性位点的数目和分布,以及孔结构效应是沸石分子筛催化科学研究中最根本的问题,直接影响催化反应历程和反应结果.几十年来,沸石分子筛催化研究多集中在对活性位点的基本认识和合成设计,而忽视了活性位...     

纳米薄层分子筛的合成与应用

纳米薄层分子筛(nanosheets zeolite)由于其独特的准二维结构,具有有序的微孔-介孔特征、适宜的表面酸性和良好的扩散性能,已成为分子筛控制合成及其应用研究中标志性的研究热点之一。该类分子筛在合成中采用不同双头或者多头季铵盐(碱)表面活性剂作结构导向剂,所得的纳米薄层分子筛具有晶面二维生长趋向和可控薄层交错形貌,在吸附、催化应用等多方面展现出独特的应用潜力。本文系统总结了季铵盐类表面活性剂对纳米薄层分子筛合成、物化性质的影响以及此类分子筛催化应用研究方面的最新进展,着重介绍了MFI结构的纳米薄层分子筛对甲醇转化制烃、贝克曼重排、异构化、烯烃环氧化等重要催化反应中的优势。最后对这种结构新颖的纳米薄层分子筛在合成和其他应用领域方面未来的研究方向进行了展望。     

二维(2D)沸石与三维(3D)沸石的制备及催化研究进展

如今在能源紧缺和“双碳”背景下, 能源清洁高效利用显得异常重要. 沸石催化剂是在能源加工过程中提高产出和品质的重要手段, 现已成为该领域的研究热点. 随着对沸石研究的进一步深入, 它们的性质和结构逐渐清晰, 广泛应用于催化、吸附、分离等行业. 独特晶体结构的二维沸石, 它们的片层结构在降低分子传输路径的同时, 可增大活性位点的可及性, 降低了积碳率, 具有较大应用潜力. 此外, 通过改变结构导向剂的结构可以拓宽二维沸石的种类, 符合工业上适应范围广的特点. 在此, 综述了两种维度分子筛的发展过程, 阐明了它们在不同领域中催化转化的构-效关系, 以及二维沸石的制备路径. 整理了合成机理并分析了二维沸石在比表面积和活性位点可及性上的优势, 为二维沸石分子筛在工业中的应用提供借鉴.     

二维沸石及其在大分子催化转化领域的研究进展

与三维结构沸石不同,二维沸石由于其更开放的孔道结构、更大的比表面积、更易暴露的酸性位点,在大分子和扩散限制催化领域显示了特殊优势。通过各种合成和后处理方法,能够调控二维沸石及其衍生材料的孔道种类、大小与分布,从而适用于不同的催化过程。本文综述了近年来二维沸石的合成与应用进展。     

二维层状沸石的合成及其催化、吸附与分离应用

与三维沸石相比,二维层状沸石具有更大的表面积、更短的扩散距离和更具韧性的结构,在许多领域中都具有更大优势。近年来,二维层状沸石的研究已成为新热点。本文基于前期文献调研总结,从两类合成角度（Bottom-up和Top-down法）归纳了近年来二维沸石的合成方法,重点综述了同种类型沸石的不同合成法的进展。此外,本文简述了二维沸石在催化、吸附和分离领域中的应用,并展望了二维沸石广阔的应用前景,以期为二维沸石的合成与应用提供参考。     

超大孔分子筛,十年再回顾

沸石分子筛是一类重要的具有明确孔道结构以及催化位点的结晶孔材料. 但是由于其微孔开口的本质限制了其在大分子吸附与转化方面的应用. 10年前, 西班牙ITQ研究所的Corma教授、 吉林大学于吉红教授以及本文通讯作者发表了一篇关于超大孔分子筛的历史回顾文章. 该文从超大孔分子筛的合成、 结构、 假想结构以及催化性能等方面进行了综述. 这一类材料填补了传统沸石分子筛和有序介孔材料之间的孔径缺口. 在最近10年中, 多种新型超大孔分子筛以及新颖的合成方法陆续被报道. 本文对该方向近10年中的研究进行了综合评述.     

超大孔分子筛,十年再回顾（英文）

沸石分子筛是一类重要的具有明确孔道结构以及催化位点的结晶孔材料.但是由于其微孔开口的本质限制了其在大分子吸附与转化方面的应用. 10年前,西班牙ITQ研究所的Corma教授、吉林大学于吉红教授以及本文通讯作者发表了一篇关于超大孔分子筛的历史回顾文章.该文从超大孔分子筛的合成、结构、假想结构以及催化性能等方面进行了综述.这一类材料填补了传统沸石分子筛和有序介孔材料之间的孔径缺口.在最近10年中,多种新型超大孔分子筛以及新颖的合成方法陆续被报道.本文对该方向近10年中的研究进行了综合评述.     

从工业催化角度看分子筛催化剂未来发展的若干思考

从工业催化的角度思考和探讨了分子筛催化剂合成、催化及应用方面存在的一些问题与挑战, 并从沸石分子筛的高效催化、新结构分子筛合成与催化应用、沸石分子筛的经济合成、分子筛在绿色环保领域的新应用等几个方面, 综述了国内外相关的最新研究进展, 探讨了分子筛催化剂未来的发展方向. 旨在引发人们对分子筛催化未来向经济、可控、高效催化、绿色环保和新应用等方面发展的思考与探索.     

沸石分子筛材料在消除挥发性有机化合物反应中的吸附与催化性能

作为空气污染物的主要成分之一,挥发性有机化合物(VOCs)会极大地破坏生态环境并损害人体健康。在众多消除 VOCs的方法中,吸附法由于操作简单、成本低廉的优势而在工业上得以广泛应用。催化燃烧法则因去除效率高,适用范围广且无二次污染等优点被认为是 VOCs消除最有效的手段之一。
　　目前,活性炭是最常用的 VOCs吸附剂,但存在再生困难、抗湿性差、易燃等诸多问题。与活性炭等常规吸附剂相比,沸石分子筛作为 VOCs吸附剂其主要优势在于：(1)沸石分子筛的疏水性可调,通过调控分子筛骨架的硅铝比可以调节分子筛的亲疏水性,高硅铝比的沸石分子筛有着优异的疏水性能,从而可以有效降低在一定湿度条件下水对 VOCs分子的竞争吸附;(2)均一的孔径分布可以有效地进行分子识别,从而使吸附剂对VOCs的选择性吸附性大大提高;(3)沸石分子筛一般由硅铝构成,本身不可燃且水热稳定性好,因此能够与微波加热等其他手段相结合以降低吸附剂重生能耗,提高操作安全性;(4)沸石分子筛比表面积大,吸附容量高,是作为蜂窝转轮吸附技术中吸附剂的理想材料,而该技术是目前工业大规模消除VOCs的研究热点。因此,沸石分子筛由于其独特的性质,被视为一种简单高效、选择性好的VOCs吸附剂。现阶段,催化燃烧VOCs所使用的催化剂常用金属氧化物作为载体,但是金属氧化物比表面积相对较小且孔道结构不均一,因此严重影响了催化剂对VOCs的催化燃烧效率,限制了催化燃烧活性的提高。而与金属氧化物载体相比,沸石分子筛材料具有均一的孔道结构以及相对较大的比表面积等优点,而将具有较好吸附选择性和吸附容量的沸石分子筛作为载体,负载活性组分后可以实现催化剂催化燃烧性能的显著提高,从而成为VOCs催化燃烧的理想催化剂。
　　本文综述了目前沸石分子筛材料作为吸附剂和催化剂载体的负载型催化剂消除各类VOCs的研究进展。对于沸石分子筛作为VOCs吸附剂,我们小结了影响其吸附容量和吸附选择性的因素,发现分子筛的孔道大小和阳离子类型与VOCs的吸附情况密切相关。在此基础上,进一步简单介绍了分子筛蜂窝吸附转轮技术的研究现状。对于沸石分子筛作为催化剂载体,我们总结了其用于各类VOCs催化燃烧的研究情况,如烷烃类、芳烃类和醛类等。探究了催化性能的影响因素及相应的催化机理,发现分子筛的孔道结构、阳离子类型、硅铝比等都会显著影响沸石分子筛负载型催化剂的催化活性。最后,探讨了沸石分子筛应用于VOCs消除目前所存在的问题,同时展望了该领域未来的研究和发展方向。     

Zeolitic Imidazolate Frameworks: Synthesis,Functionalization, and Catalytic/Adsorption Applications

Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) are comprised of transition metal ions (Zn, Co) and a range of imidazolate linkers in a tetrahedral coordination similar to that in crystalline aluminosilicate zeolites. The high surface area, tunable nanoporosity that can be subject to functionalization and the excellent thermal/chemical stability of ZIFs are attractive for heterogeneous catalysis and selective gas adsorption/separation. This review presents the current trends in synthesis, surface modification and catalytic reactions/adsorption of ZIF-based materials with particular emphasis on ZIF-8, which is the most widely studied structure among ZIFs.     

Recent advance in synthesis and application of heteroatom zeolites

Incorporation of heteroatoms into the framewo rk of zeolites has become a significant strategy to improve their performance in catalysis and adsorption,because the obtained heteroatom zeolites exhibit quite different properties from the conventional aluminosilicate zeolites in aspects of surface acidity,pore structures,particle size and so on.In this review,the progress on the heteroatom zeolites including their synthesis and application is highlighted.First,the recent advance on the design and synthesis of different heteroatom zeolites is summarized.Special emphasis is placed on the introduction and comparison of three typical methods,including the direct synthesis,post synthesis and improved direct synthesis,for the traditional heteroatom zeolites(such as TS-1,Sn-MFI,Sn-β) and newly-reported heteroatom zeolites(such as W-MFI,Mo-MFI).According to their intrinsic characteristics,the application of heteroatom zeolites in diverse fields,such as production of fine chemicals,air pollution control and biomass conversion is then discussed.Finally,the challenges and perspective on the future development of heteroatom zeolites in low-cost preparation and practical application are proposed.     

多酸基主客体框架材料POMs@MOFs(COFs)

多酸具有组成、结构和尺寸易于调控的优点以及良好的电子储存和氧化还原能力,在催化、光电、磁等领域具有广阔的应用前景。特别是在催化领域,更是受到化学家们的青睐。多酸在催化反应过程中易团聚而导致失活,且比表面积较低,而将其引入到结构明确、多孔的框架材料中则能较好地解决以上问题。因此,该类材料已成为多酸化学领域的研究热点之一。本文按照多酸基主客体框架材料的合成方法,即原位合成法、浸渍合成法和机械研磨合成法来进行分类,并分别讨论了其优缺点。并进一步总结了该类材料在催化、染料吸附降解、质子传导以及光电传感等领域的性能和应用,并对其未来发展趋势进行了展望。     

Carbon as a hard template for nano material catalysts

As one of the naturally abundant elements,carbon can present in different molecular structures(allotropes) and thus lead to various physical/chemical properties of carbon-based materials which have found wide applications in a variety of fields including electrochemistry,optical,adsorption and catalysis,etc.On the other hand,its different allotropes also endow carbon-based materials with various morphostructures,which have been recently explored to prepare oxides and zeolites/zeotypes with tailored structures.In this review,we mainly summarize the recent advances in using carbon materials as hard templates to synthesize structural materials.Specifically,we focus on the development in the synthetic strategies,such as endotemplating,exotemplating approaches and using carbon materials as chemical reagents for the synthesis of metal carbides or nitrides,with an emphasis laid on the control of morphostructure.Meanwhile,the applications of the obtained materials will be highlighted,especially,in the field of heterogeneous catalysis where enhanced performances have been achieved with the materials derived from carbon-templated methods.     

The nature of cationic adsorption sites in alkaline zeolites--single, dual and multiple cation sites

Gas adsorption on zeolites constitutes the base of many technological applications of these versatile porous materials. Quite often, especially when dealing with small molecules, individual extra-framework (exchangeable) cations are considered to be the adsorption site on which molecules coming from a gas phase form the corresponding adsorption complex. Nonetheless, while that can be the case in some instances, recent research work that combines variable temperature infrared spectroscopy with periodic DFT calculations showed that some types of adsorption sites involve two or more cations, which constitute dual and multiple cation sites, respectively. Adsorption complexes formed on these cationic adsorption sites differ in both structure and stability from those formed on a single cation alone. Examples concerning CO, CO(2) and H(2) adsorption on alkali and alkaline-earth metal exchanged zeolites are reviewed, with the double purpose of clarifying concepts and highlighting their relevance to practical use of zeolites in such fields as gas separation and purification, gas storage and heterogeneous catalysis.     

介孔分子筛制备技术新进展—二次合成、超分子自组装和介孔生成剂法

具有内部介孔结构的多级孔分子筛兼具微孔分子筛和介孔材料的功能, 拥有良好的传质和催化特性. 在过去的几十年内, 介孔分子筛在催化、 吸附和分离领域发展迅速. 近年来, 新型合成方法的开发在很大程度上实现了介孔分子筛孔道结构、 组分及形貌灵活可控的调节. 本综述讨论了近期出现的多种新合成路径, 重点介绍了近期发展起来的二次合成制备低硅/铝介孔分子筛、 超分子自组装合成介孔分子筛及有机小分子原位合成介孔分子筛技术. 对这些合成技术的机理进行了讨论, 以期为介孔分子筛未来的发展提供思路. 文章的最后还讨论了不同的合成策略所面临的一些关键性挑战.     

Synthesis Strategies for Ultrastable Zeolite GIS Polymorphs as Sorbents for Selective Separations

Designing zeolites with tunable physicochemical properties can substantially impact their performance in commercial applications, such as adsorption, separations, catalysis, and drug delivery. Zeolite synthesis typically requires an organic structure‐directing agent to produce crystals with specific pore topology. Attempts to remove organics from syntheses to achieve commercially viable methods of preparing zeolites often lead to the formation of impurities. Herein, we present organic‐free syntheses of two polymorphs of the small‐pore zeolite P (GIS), P1 and P2. Using a combination of adsorption measurements and density functional theory calculations, we show that GIS polymorphs are selective adsorbents for H₂O relative to other light gases (e.g., H₂, N₂, CO₂). Our findings refute prior theoretical studies postulating that GIS‐type zeolites are excellent materials for CO₂ separation/sequestration. We also show that P2 is significantly more thermally stable than P1, which broadens the operating conditions for GIS‐type zeolites in commercial applications and opens new avenues for exploring their potential use in processes such as catalysis.     

亚硝胺在沸石催化剂上的程序升温表面反应

 采用程序升温表面反应技术研究了二甲基亚硝胺,吡咯烷亚硝胺和环六亚甲基亚硝胺在NaY,NaZSM－5和HZSM－5等沸石及MCM－41中孔分子筛上的脱附及分解．结果表明,沸石对亚硝胺有独特的吸附和催化分解作用．同时,研究了沸石孔结构及表面酸性对亚硝胺分解反应的影响．     

Two-dimensional MOFs: Design & Synthesis and Applications

For the past few years, two-dimensional materials have attracted widespread attention owing to their special properties and potential applications. It is well-known that graphene, transition metal disulfide compounds (TMDC), carbon nitride, transition metal carbonitrides (Mxenes), silene and hexagonal boron nitride are typical two-dimensional materials. Compared with these traditional two-dimensional materials, two-dimensional MOF is favored by numerous researchers because of its unique structure. Based on the unique metal ion and organic ligand coordination of MOF and two-dimensional layered structure, the applications of two-dimensional MOF were getting serious, including catalysis, supercapacitor, gas adsorption/separation, sensors and so on. This review presents a relatively comprehensive summary of the design & synthesis and applications of two-dimensional MOF over the past few years. Furthermore, the opportunities and challenges have been discussed to supply a promising prospect to this field.